本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种低噪声放大器及射频前端电路。
背景技术：
近年来，随着5g和物联网(iot)等无线通讯技术的崛起，以及射频集成电路的不断发展，通信市场需求的不断扩大，射频集成电路(rfic)在社会生活中的地位越来越重要。具备集成度高、线性度高、噪声低、功耗小的无线产品，日益成为超带宽(uwb)、移动通信系统(包括3g、4g等)、蓝牙(bluetooth)和无线局域网(wlan)的发展趋势。
低功耗蓝牙(ble)射频接收机是无线产品中的重要组成部分，现大多设计成采用数模混合集成电路，其中模拟电路部分主要由射频前端电路构成，数字电路部分由数字基带处理。
低噪声放大器(lna)作为射频前端电路的主要部分，它的功能是在保证对接收到的射频信号进行放大的前提下，尽可能地减小噪声，提高接收机灵敏度，以降低射频前端电路中后续电路所产生的噪声对信号的影响，进而提高整个射频接收机的性能。
在lna的设计阶段，通常需要对lna进行测试。然而，对于现有lna的电路结构，测试复杂度较高。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是降低lna的测试复杂度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种低噪声放大器，所述低噪声放大器包括：阻抗匹配电路，与差分信号输入端、控制电压输入端及所述低噪声放大器的输出端耦接，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述低噪声放大器的输入阻抗以与天线阻抗匹配，并对所述差分信号输入端输入的差分信号进行放大后输出至所述低噪声放大器的输出端；调谐电路，与所述阻抗匹配电路及所述低噪声放大器的输出端耦接，作为所述阻抗匹配电路的负载，并适于产生所述低噪声放大器的谐振频率。
可选地，所述阻抗匹配电路包括：第一电感，以及在所述第一电感两端对称设置的第一阻抗匹配子电路及第二阻抗匹配子电路，其中：所述第一电感，适于提供所述低噪声放大器输入阻抗的实部数据；所述第一阻抗匹配子电路，耦接于所述差分信号输入端的第一信号输入端口，及所述低噪声放大器输出端的第一输出端口之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第一信号输入端口的输入阻抗；所述第二阻抗匹配子电路，耦接于所述差分信号输入端的第二信号输入端口，及所述低噪声放大器输出端的第二输出端口之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第二信号输入端口的输入阻抗。
可选地，所述第一阻抗匹配子电路包括：第一共源nmos管、第一可调电容电路，第一共栅nmos管，其中：所述第一共源nmos管，栅极与所述差分信号输入端的第一信号输入端口耦接，源极与所述第一电感耦接，漏极与所述第一共栅nmos管的源极耦接，适于对差分信号输入端的第一信号输入端口输入的第一差分信号进行放大；所述第一可调电容电路，耦接于所述第一共源nmos管栅极和源极之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第一信号输入端口的输入阻抗；所述第一共栅nmos管，漏极与所述低噪声放大器输出端的第一输出端口耦接，适于对所述第一共源nmos管输出的信号进行放大后输出；所述第二阻抗匹配子电路包括：第二共源nmos管、第二可调电容电路，第二共栅nmos管，其中：所述第二共源nmos管，栅极与所述差分信号输入端的第二信号输入端口耦接，源极与所述第一电感耦接，漏极与所述第二共栅nmos管的源极耦接，适于对差分信号输入端的第二信号输入端口输入的第二差分信号进行放大；所述第二可调电容电路，耦接于所述第二共源nmos管栅极和源极之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第二信号输入端口的输入阻抗；所述第二共栅nmos管，漏极与所述低噪声放大器输出端的第二输出端口耦接，适于对所述第二共源nmos管输出的信号进行放大后输出。
可选地，所述第一可调电容电路及第二可调电容电路结构相同，且均包括两个以上相互耦接的可调电容单元，其中，所述可调电容单元的电容值适于随着所述控制电压输入端输入的控制电压，产生相应变化。
可选地，所述调谐电路包括：并联连接的第二电感及第三可调电容电路。
可选地，所述第三可调电容电路包括：两个以上相互耦接的可调电容单元，其中，所述可调电容单元的电容值适于随着所述控制电压输入端输入的控制电压，产生相应变化。
可选地，所述两个以上相互耦接的可调电容单元之间并联连接。
可选地，所述可调电容单元包括：依次串联连接的第一固定电容、第二可变电容、第三可变电容及第四固定电容；耦接于所述第二可变电容第一端和第一控制电压输入端之间的第一电阻；耦接于所述第二可变电容第二端和第二控制电压输入端之间的第二电阻；以及耦接于所述第三可变电容第二端和所述第一控制电压输入端之间的第三电阻；其中，所述第二可变电容的第一端为与第一固定电容连接的一端，第二端为与第三可变电容连接的一端，所述第三可变电容第二端为与第四固定电容连接的一端。
可选地，所述低噪声放大器还包括：耦接于所述第一阻抗匹配子电路及第二阻抗匹配子电路之间的增益模式调整电路，适于基于输入的增益使能信号，调整所述低噪声放大器的增益模式。
可选地，所述低噪声放大器的增益模式包括：第一增益模式及第二增益模式，所述第一增益模式对应的增益大于所述第二增益模式对应的增益。
可选地，所述增益模式调整电路包括：第一mos管以及与所述第一mos管串联连接的第二mos管，其中：所述第一mos管的源极与所述第一阻抗匹配子电路耦接，栅极与增益使能信号输出端耦接，漏极与所述第二mos管的漏极耦接；所述第二mos管的栅极与所述增益使能信号输出端耦接，源极与所述第二阻抗匹配子电路耦接。
可选地，所述第一mos管及第二mos管均为nmos管。
本发明实施例还提供了一种射频前端电路，所述射频前端电路包括：上述任一种低噪声放大器。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
采用上述方案，由于阻抗匹配电路可以基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述低噪声放大器的输入阻抗以与天线阻抗匹配，由此可以实现片上阻抗匹配，而无须通过片外器件进行阻抗匹配，故可以降低lna的测试难度。
进一步地，采用电容与电阻组合的方式调整输入阻抗，相对于单独采用电阻调整输入阻抗，可以降低lna的功耗及噪声，提高lna的增益。
进一步地，采用可调电容单元调整lna谐振频率，可以避免因工艺偏差所造成的lna谐振频率的偏移。
进一步地，通过设置增益模式调整电路，可以使得lna工作在不同增益模式下，由此可以满足不同后续电路的增益需求。
附图说明
图1是一种低噪声放大器的电路结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种低噪声放大器的电路结构示意图；
图3是不同输入阻抗下低噪声放大器的自反射系数s11随频率变化曲线示意图；
图4是不同输入阻抗下低噪声放大器的传输系数s21随频率变化曲线示意图；
图5是不同输入阻抗下低噪声放大器的噪声系数nf随频率变化曲线示意图；
图6是本发明实施例提供的一种可调电容单元的电路结构示意图。
具体实施方式
图1为一种低噪声放大器的电路结构示意图。参照图1，所述低噪声放大器10可以包括：差分放大电路11及偏置调节电路12。其中，所述差分放大电路11适于接收差分信号，并将接收到的差分信号放大后输出。所述偏置调节电路12适于为所述差分放大电路11提供偏置电压。差分放大电路11的mos管111栅极及源极之间耦接有电容cgs1，差分放大电路11的mos管112栅极及源极之间耦接有电容cgs2。
由于电容cgs1及电容cgs2的电容值无法调整，故上述低噪声放大器10的输入端无法进行片上阻抗匹配，因此，在对上述低噪声放大器10进行测试时，需要通过片外电容及电感进行阻抗匹配。具体地，可以在所述低噪声放大器10的输入端in1与差分放大电路11的mos管111之间接入电容c1及电感l1，在所述低噪声放大器10的输入端in2与差分放大电路12的mos管112之间接入电容c2及电感l2。由此导致上述低噪声放大器10测试复杂度较高。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细地说明。
参照图2，本发明实施例提供了一种低噪声放大器20，所述低噪声放大器20可以包括：
阻抗匹配电路，与差分信号输入端vin+及vin-、控制电压输入端及所述低噪声放大器20的输出端out+及out-耦接，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述低噪声放大器20的输入阻抗以与天线阻抗匹配，并对所述差分信号输入端vin+及vin-输入的差分信号进行放大后输出至所述低噪声放大器20的输出端out+及out-；
调谐电路22，与所述阻抗匹配电路及所述低噪声放大器20的输出端out+及out-耦接，作为所述阻抗匹配电路的负载，并适于产生所述低噪声放大器20的谐振频率。
通过阻抗匹配电路调整低噪声放大器20的输入阻抗，进而可以实现片上阻抗匹配，由此可以降低低噪声放大器20的测试复杂度。
在具体实施中，差分信号输入端vin+为所述差分信号输入端的第一信号输入端口，适于输入正相差分信号；差分信号输入端vin-为所述差分信号输入端的第二信号输入端口，适于输入负相差分信号。输出端out+为所述低噪声放大器20的第一输出端口，适于输出对正相差分信号进行放大后的信号，输出端out-为所述低噪声放大器20的第二输出端口，适于输出对负相差分信号进行放大后的信号。
在具体实施中，所述阻抗匹配电路可以包括：第一电感l1，以及在所述第一电感l1两端对称设置的第一阻抗匹配子电路211及第二阻抗匹配子电路212。其中：
所述第一电感l1，适于提供所述低噪声放大器20输入阻抗的实部数据；
所述第一阻抗匹配子电路211，耦接于所述差分信号输入端的第一信号输入端口vin+，及所述低噪声放大器20输出端的第一输出端口out+之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第一信号输入端口vin+的输入阻抗；
所述第二阻抗匹配子电路212，耦接于所述差分信号输入端的第二信号输入端口vin-，及所述低噪声放大器20输出端的第二输出端口out-之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第二信号输入端口vin-的输入阻抗。
在具体实施中，所述第一阻抗匹配子电路211及第二阻抗匹配子电路212的电路结构可以存在多种，具体不作限制。
在本发明的一实施例中，所述第一阻抗匹配子电路211及第二阻抗匹配子电路212可以采用差分的共源共栅结构实现。
具体而言，参照图2，所述第一阻抗匹配子电路211可以包括：第一共源nmos管n1、第一可调电容电路cm1，第一共栅nmos管n2，其中：
所述第一共源nmos管n1，栅极与所述差分信号输入端的第一信号输入端口vin+耦接，源极与所述第一电感l1耦接，漏极与所述第一共栅nmos管n2的源极耦接，适于对差分信号输入端的第一信号输入端口vin+输入的第一差分信号进行放大；
所述第一可调电容电路cm1，耦接于所述第一共源nmos管n1栅极和源极之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第一信号输入端口vin+的输入阻抗；
所述第一共栅nmos管n2，漏极与所述低噪声放大器20输出端的第一输出端口out+耦接，在栅极电压vg1的控制下，适于对所述第一共源nmos管n1输出的信号进行放大后输出。
所述第二阻抗匹配子电路212可以包括：第二共源nmos管n3、第二可调电容电路cm2，第二共栅nmos管n4。其中：
所述第二共源nmos管n3，栅极与所述差分信号输入端的第二信号输入端口vin-耦接，源极与所述第一电感l1耦接，漏极与所述第二共栅nmos管n4的源极耦接，适于对差分信号输入端的第二信号输入端口vin-输入的第二差分信号进行放大；
所述第二可调电容电路cm2，耦接于所述第二共源nmos管n3栅极和源极之间，适于基于所述控制电压输入端输入的控制电压，调整所述第二信号输入端口vin-的输入阻抗；
所述第二共栅nmos管n4，漏极与所述低噪声放大器20输出端的第二输出端口out-耦接，在栅极电压vg2的控制下，适于对所述第二共源nmos管输出的信号进行放大后输出。
通过在第一共源nmos管n1的栅极和源极之间设置第一可调电容电路cm1，在第二共源nmos管n3的栅极和源极之间设置第二可调电容电路cm2，由第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2来调整低噪声放大器20输入端的阻抗，由此可以实现片上阻抗匹配。
在具体实施中，通过第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2可以采用多种方式调整低噪声放大器20输入端的阻抗。本发明的一实施例中，可以通过第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2来调整自身的电容值，进而达到调整低噪声放大器20输入端的阻抗的目的。
以第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2的电容值均为cgs为例，低噪声放大器20输入端阻抗的拉氏变换表达式为：
zin(s)＝1/(scgs)+sl1+(gm/cgs)l(1)
其中，zin(s)为低噪声放大器20输入端阻抗的拉氏变换结果，gm为第一共源nmos管n1或第二共源nmos管n3的跨导，l为第一电感l1的电感值。
由式(1)可以看出，调节第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2的电容值，可以改变低噪声放大器20输入端阻抗大小，且可以在保证功耗较低的情况下，降低低噪声放大器20的噪声系数并提高其增益。
图3为不同输入阻抗下低噪声放大器20的自反射系数s11随频率变化曲线示意图。图4为不同输入阻抗下低噪声放大器20的传输系数s21(即增益g)随频率变化曲线示意图。图5为不同输入阻抗下低噪声放大器20的噪声系数nf随频率变化曲线示意图。
参照图3至图5，通过调节低噪声放大器输入端阻抗，可以调整低噪声放大器的噪声自反射系数s11、增益g及噪声nf，比如，在频率为2.4ghz时，低噪声放大器的噪声自反射系数s11最低可至-37.81db,增益g最高可达26.94db，噪声系数nf最低可至3.68db。在实现片上阻抗匹配的同时，提高低噪声放大器的性能。
在本发明的一实施例中，所述第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2结构相同，且均包括两个以上相互耦接的可调电容单元，其中，所述可调电容单元的电容值适于随着所述控制电压输入端输入的控制电压，产生相应变化。
在具体实施中，所述第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2中，可调电容单元的数量相同。同一可调电容电路中，每个可调电容单元的控制电压可以相同，也可以不同，只要第一可调电容电路cm1与第二可调电容电路cm2的电容值相同即可。通过输入至每个可调电容单元的控制电压，调整该可调电容单元的电容值。
在具体实施中，所述第一可调电容电路cm1中的多个可调电容单元之间可以并联连接，也可以串联连接，还可以部分可调电容单元串联连接，另一部分可调电容单元并联连接。具体不作限制。
在具体实施中，所述第二可调电容电路cm2中的多个可调电容单元之间可以并联连接，也可以串联连接，还可以部分可调电容单元串联连接，另一部分可调电容单元并联连接。具体不作限制。
在本发明的一实施例中，参照图6，所述可调电容单元可以包括：
依次串联连接的第一固定电容c1、第二可变电容c2、第三可变电容c3及第四固定电容c4；
耦接于所述第二可变电容c2第一端和第一控制电压输入端g之间的第一电阻r1；
耦接于所述第二可变电容c2第二端和第二控制电压输入端sd之间的第二电阻r2；
以及耦接于所述第三可变电容c3第二端和所述第一控制电压输入端g之间的第三电阻r3；
其中，所述第二可变电容c2的第一端为与第一固定电容c1连接的一端，第二端为与第三可变电容c3连接的一端，所述第三可变电容c3第二端为与第四固定电容c4连接的一端。
由于第二可变电容c2及第三可变电容c3的电容值可以随着两端电压的变化而变化，因此通过改变第一控制电压输入端g及第二控制电压输入端sd输入的电压，可以改变第二可变电容c2及第三可变电容c3的电容值，进而可以改变可调电容单元的两端a及b之间的电容值cab，其中，1/cab＝1/c1+1/c2+1/c3+1/c4。
当所述第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2中可调电容单元并联连接时，所述第一可调电容电路cm1的电容值即所包含的各个可调电容单元的电容值之和。当所述第一可调电容电路cm1及第二可调电容电路cm2中可调电容单元串联连接时，所述第一可调电容电路cm1电容值的倒数即所包含的各个可调电容单元的电容值倒数之和。
继续参照图2，在具体实施中，所述调谐电路22作为所述阻抗匹配电路的负载，适于产生所述低噪声放大器20的谐振频率并发送至与低噪声放大器20耦接的其它电路，使得与低噪声放大器20耦接的其它电路可以在所产生的谐振频率下接收低噪声放大器20输出端输出的信号。
在具体实施中，为了避免因工艺偏差造成频率偏移，所述调谐电路22可以包括：并联连接的第二电感l2及第三可调电容电路cm3。其中，所述第三可调电容电路cm3可以包括两个以上相互耦接的可调电容单元，所述可调电容单元的电容值适于随着所述控制电压输入端输入的控制电压，产生相应变化，具体可以参照上述关于图6中可调电容单元的描述进行实施，此处不再赘述。
由于第三可调电容电路cm3的电容值可调，进而使得所述调谐电路22所产生的谐振频率可调，由此可以避免因工艺偏差造成的频率偏移，进一步提高低噪声放大器20的性能。
在本发明的一实施例中，继续参照图2，所述低噪声放大器20还可以包括：
耦接于所述第一阻抗匹配子电路211及第二阻抗匹配子电路212之间的增益模式调整电路23，适于基于输入的增益使能信号en，调整所述低噪声放大器20的增益模式。
通过设置增益模式调整电路23，可以使得所述低噪声放大器20工作在多种模式下，满足不同增益模式的使用需求，简化集成电路设计。在本发明一实施例中，所述低噪声放大器的增益模式包括：第一增益模式及第二增益模式，所述第一增益模式对应的增益大于所述第二增益模式对应的增益，即：第一增益模式为高增益模式，第二增益模式为低增益模式。在增益使能信号en的控制下，所述低噪声放大器20可以工作在第一增益模式下，也可以工作在第二增益模式下。
采用上述方案，可以扩大其可用的产品范围，例如，所述低噪声放大器20既可以适用于对其有可变增益需求的电子设备中，也可以适用于对其有固定增益需求的电子设备中，且可满足不同增益范围需求的电子设备。
在本发明的一实施例中，所述增益模式调整电路23可以包括：第一mos管n5以及与所述第一mos管串联连接的第二mos管n6，其中：
所述第一mos管n5的源极与所述第一阻抗匹配子电路211耦接，栅极与增益使能信号en输出端耦接，漏极与所述第二mos管n6的漏极耦接；
所述第二mos管n6的栅极与所述增益使能信号en输出端耦接，源极与所述第二阻抗匹配子电路212耦接。
在具体实施中，所述第一mos管n5及第二mos管n6可以均为nmos管。当然，也可以均为pmos管，具体不作限制。以所述第一mos管n5及第二mos管n6均为nmos管为例，参照图2，当增益使能信号en的电压为0时，第一mos管n5及第二mos管n6关断，低噪声放大器20处于第一增益模式下。当增益使能信号en的电压为1时，第一mos管n5及第二mos管n6闭合，低噪声放大器20处于第二增益模式下。
本发明的实施例还提供了一种射频前端电路，所述射频前端电路可以包括上述实施例中的低噪声放大器20。由所述低噪声放大器20对输入的差分信号进行放大后输出，进而由射频前端电路的其它后续电路在相应谐振频率下接收放大后的差分信号。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。